Введение

Тип самолета с вертикальным взлетом и посадкой – ракетные аппараты вертикального взлета и посадки.

Хвостовой седок (или tailsitter) – это тип самолета с вертикальным взлетом и посадкой, который взлетает и приземляется на хвосте, а затем наклоняется в горизонтальное положение для полета вперед. Первые самолеты с такой конфигурацией были разработаны в нацистской Германии во время Второй мировой войны, хотя первые идеи относятся к 1920-м годам и изобретателю Николе Тесле. Разработка таких самолетов активизировалась в конце 1940-х и 1950-х годах, поскольку авиаконструкторы и военные стратеги осознали потенциальную ценность самолетов с фиксированным крылом, способных выполнять вертикальный взлет и посадку, а также переходить в обычный режим полета и обратно. Основными проблемами самолетов с хвостовым седом были плохая обзорность для пилота и трудности с управлением, особенно при вертикальном снижении и посадке. Программы по разработке пилотируемых хвостовых седов обычно прекращались в пользу более практичного подхода с использованием управляемого вектором тяги, как, например, в самолетах Hawker Siddeley Harrier и Яковлев Як-38.

Описание

Самолет с вертикальным взлетом и посадкой на хвосте (tail sitter) взлетает и садится, находясь в вертикальном положении на хвосте, а затем наклоняет весь самолет вперед для горизонтального полета. Это существенно отличается от многих других технологий вертикального взлета и посадки, которые имеют горизонтально ориентированные фюзеляжи. Самолеты с вертикальным взлетом и посадкой на хвосте изменяют ориентацию фюзеляжа после взлета. Они начинают с задней частью к земле (вертикальная ориентация), а затем переходят в горизонтальную ориентацию в полете. Некоторые из них приземляются в горизонтальной конфигурации, в то время как другие преследуют более амбициозную цель – вертикальную посадку задней частью к земле, что является крайне опасной процедурой по многим причинам, главными из которых являются повышенный расход топлива и ограниченная видимость пилота.

Ранние работы

Концепция самолета с хвостовым оперением восходит к изобретателю Николе Тесле, который подал заявку на соответствующий патент в 1928 году. Однако, практическая реализация этой концепции в полноценном самолете не предпринималась почти два десятилетия. Во время Второй мировой войны нацистская Германия работала над истребителем Focke Wulf Triebflügel (крылатым), в конструкции которого была реализована концепция самолета с хвостовым оперением. Он оснащался тремя крыльями, установленными радиально в виде ротора на вращающейся секции фюзеляжа, которые приводились в движение небольшими реактивными двигателями, расположенными на законцовках крыльев, для создания тяги за счет вращения крыльев. Для взлета и посадки он поднимался вертикально (подобно вертолету), а затем наклонялся в горизонтальное положение для полета как самолет, генерирующий подъемную силу и тягу одновременно. Параллельный проект Heinkel Lerche имел кольцевое крыло, образующее воздуховод вокруг обычного пропеллера, и при переходе от вертикального к горизонтальному полету подъемная сила должна была переноситься на крыло.

Эпоха холодной войны

В 1950-х годах авиаконструкторы по всему миру приступили к разработке самолетов с фиксированным крылом, способных выполнять не только вертикальный взлет и посадку, но и переходить в обычный горизонтальный полет. Как отмечал авиационный автор Фрэнсис К. Мейсон, боевой самолет, обладающий такими характеристиками, эффективно устранил бы необходимость в относительно уязвимых взлетно-посадочных полосах, осуществляя взлет и посадку вертикально, а не традиционным горизонтальным способом. Соответственно, разработка работоспособных самолетов вертикального взлета и посадки (VTOL) представляла особый интерес для военных планировщиков раннего послевоенного периода. С увеличением тяговооруженности турбореактивных двигателей до уровня, позволяющего одному двигателю поднимать самолет, конструкторы начали изучать способы обеспечения стабильности в процессе VTOL. Французская компания SNECMA, начиная с 1956 года, построила серию бес крылых испытательных стендов под названием Atar Volant, также занялась исследованиями в области VTOL. Первый из них был беспилотным, второй совершил свободный полет, оба стабилизировались струями газа на выдвижных опорах. Третий имел откидывающееся сиденье, позволяющее пилоту сидеть вертикально при горизонтальном положении фюзеляжа, и боковые воздухозаборники, предназначенные для свободно летающего самолета, хотя он всегда работал, будучи прикрепленным к подвижной люльке. Пилотом этих экспериментов был Огюст Морель. Однако Atar Volant не был самоцелью; его долгосрочной задачей было служить предшественником более крупного самолета с фиксированным крылом. Независимо от этой работы, значительное влияние на направление разработки оказал австрийский инженер-конструктор Гельмут фон Зборовски, разработавший инновационное кольцевое крыло в форме пончика, которое могло функционировать как силовая установка, фюзеляж летательного аппарата и элемент, снижающий сопротивление. Предполагалось, что такое крыло может работать как прямоточный воздушно-реактивный двигатель и разгонять самолет до сверхзвуковой скорости, подходящей для перехватчика. Привлекательный дизайн Coléoptère быстро привлек внимание общественности, даже на международном уровне; автор Джереми Дэвис отметил, что самолет даже повлиял на международные усилия, предположительно побудив ВМС США заключить контракт с американским производителем вертолетов Kaman Aircraft на разработку собственного аппарата с кольцевым крылом, получившего прозвище Flying Barrel. XFY успешно продемонстрировал полный переход между режимами полета 5 ноября 1954 года. Похожий аппарат был создан Lockheed XFV Salmon, сочетавший прямое крыло с Х-образным хвостовым оперением, однако XFV так и не достиг критического перехода в полете. Тем не менее, летные испытания показали, что такие самолеты VTOL смогут пилотироваться только самыми опытными летчиками, даже если бы все технические проблемы были устранены; поэтому размещение истребителей VTOL на каждом корабле, как планировалось ранее, оказалось невозможным. Кроме того, в то время как реактивные истребители развивали скорость, приближающуюся к Маху 2, турбовинтовой истребитель VTOL был в невыгодном положении из-за максимальной скорости ниже Маха 1. В результате этих обстоятельств работы по XFY были прекращены. В 1955 году Соединенные Штаты начали летные испытания реактивной конструкции Ryan X-13 Vertijet. Было построено два прототипа, оба совершили полеты, успешно перешли в горизонтальный полет и обратно, и совершили посадку. Последний испытательный полет X-13 был проведен недалеко от Вашингтона в 1957 году. Общей проблемой для всех этих конструкций с хвостовым расположением двигателей была плохая видимость для пилота, особенно земли, во время вертикального спуска и посадки. В конечном итоге, большинство работ по применению этой концепции к пилотируемым самолетам были заброшены с появлением более практичной формы VTOL – отклонения вектора тяги, используемой в серийных самолетах, таких как Hawker Siddeley Harrier и Yakovlev Yak 38. Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) не испытывает проблем, связанных с положением пилота. Dornier Aerodyne имеет конфигурацию с вентиляторами в кольце, аналогичную Coléoptère, и испытательный БПЛА успешно завис в воздухе в 1972 году, после чего разработка была прекращена. Другим современным проектом БПЛА был NSRDC BQM 108, разработанный ВМС США; однако работы были прекращены почти сразу после его единственного успешного испытательного полета. В 1970-х годах было проведено несколько исследований и изготовлены модели в аэродинамической трубе версии General Dynamics F-16 Fighting Falcon с хвостовым расположением двигателей, предназначенной для использования на кораблях; однако было решено не продолжать разработку этой концепции из-за высоких требований к тяге, а также необходимости сложного оборудования для взлета и посадки.

В настоящее время

В настоящее время большинство проектов или предложений по созданию самолетов с посадкой "на хвост" относятся к категории беспилотных летательных аппаратов, таких как Bell Apt или Northrop Grumman Tern.

Список задней сидячих

Тип Страна Дата Роль Статус Описание
AeroVironment SkyTote США 2010 БПЛА Прототип Отсутствует
Bachem Ba 349 Германия 1944 Перехватчик Прототип Запускался с вертикальной башни, приземлялся с использованием парашютов.
Bell AptUSA2019 БПЛА Прототип Планировалась доставка Bolköw P 110.1
West Germany 1950-е годы VTOL Fighter Проект Отсутствует
Сухой Шквал СССР 1960 Перехватчик Разработка прекращена, частичный макет, оснащен обычной шасси. Боковые форсажные двигатели.
CDADI VD200 Китай 2014 БПЛА Проект Отсутствует
Convair XFY 1 Pogo США 1954 Истребитель Прототип Отсутствует
Dornier Aerodyne Германия 1972 БПЛА Прототип Отсутствует
Focke Wulf Triebflügel Германия 1944 Перехватчик Проект Роторное крыло вокруг середины фюзеляжа. Переход в полёте так и не был решён.
Focke Wulf Fw 860 Западная Германия 1950-е годы VTOL Fighter Проект Отсутствует
Northrop Grumman Tern США 2018 UCAV Прототип Отсутствует
NSRDC BQM 108 США 1976 БПЛА Отсутствует Отсутствует
Rotary Rocket Roton ATV США 1999 Экспериментальный Прототип Испытательный аппарат для предлагаемой космической ракеты-носителя SSO.
Ryan X 13 Vertijet США 1955 Экспериментальный Прототип Реактивный
SNECMA Coléoptère Франция 1959 Экспериментальный Прототип Переход не достигнут. Имело одно цилиндрическое крыло.